基于功能磁共振成像的針刺研究方法論探討——從預(yù)處理到統(tǒng)計分析.pdf

1、針刺這一有著幾千年歷史的傳統(tǒng)中醫(yī)療法在當今世界范圍內(nèi)越來越得到普遍接受和認可。針刺作為一種綠色的補充替代療法已被證實在眾多疾病特別是功能性疾病上具有顯著的治療效果。然而針刺的機制仍不明確，這嚴重制約著對針刺認識水平的提高，從而使得針刺理論更新緩慢，進一步地制約著針刺臨床療效最大化的發(fā)展。因此，盡早闡明針刺的機制尤其是針刺中樞機制對整個針刺領(lǐng)域的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。基于功能磁共振成像（fMRI）的針刺研究已經(jīng)發(fā)展了超過十五個年頭，期間

2、發(fā)布了上百篇高水平的國際期刊文章，為針刺中樞機制研究的發(fā)展起到了巨大的推動作用。然而，由于針刺自身的復(fù)雜性，以及fMRI技術(shù)手段在數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析上的精密性，前人基于fMRI的針刺研究中存在著許多致命的問題。越來越多的研究者開始謹慎的審視之前文章中研究目的和假設(shè)，實驗設(shè)計，實驗控制，數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計分析以及結(jié)果解釋中存在的問題。然而，從方法論的高度，評價和解決針刺fMRI研究中方法有效性和結(jié)果可靠性方面的研究還非常有限。本文正是從這一角

3、度來展開工作的。
　　本文主要工作和創(chuàng)新如下:
　　首先，較為全面的從研究思路，分析方法和結(jié)果解釋三個方面論述了基于fMRI針刺研究中存在的主要問題。并提出了基于fMRI針刺研究的客觀性框架。在研究思路方面，選取健康被試探索針刺有效性相關(guān)的響應(yīng)模式，以及假設(shè)針刺響應(yīng)符合“ON-OFF”模式這兩個方面是針刺fMRI研究思路中存在的主要問題。我們認為，1）應(yīng)選取針刺適應(yīng)癥患者，以臨床療效為基礎(chǔ)探索針刺中樞調(diào)節(jié)機制;2）基于健康受

4、試者的針刺fMRI研究應(yīng)該重點關(guān)注針刺刺激本身的中樞加工機制;3）基于實時記錄的被試主觀感覺信息作為參考向量，探索針刺感覺依賴的中樞響應(yīng)模式是針刺fMRI研究思路上的改進措施。在分析方法方面，1）需要采用隨機效應(yīng)分析或混合效應(yīng)分析這些能夠推廣的總體的組分析方法，并加大對個體結(jié)果的關(guān)注力度;2）需要采用多重比較校正后的閾值作為結(jié)果，盡可能避免假陽性的干擾;3）需要采用足夠大的樣本量來保證結(jié)果的可靠性，并從主觀行為學(xué)和評價個體差異程度兩個方

5、面來控制樣本的一致性。在結(jié)果解釋方面，1）關(guān)于針刺特異性的解釋要基于針刺組和對照組的組間比較結(jié)果，而不能基于兩個單組結(jié)果的視覺上的比較;2）要采用更有效的實驗設(shè)計和實驗控制，在結(jié)果討論上盡量避免采用之前針刺fMRI研究中常用的逆向推斷的方式;3）要更謹慎的對針刺fMRI研究結(jié)果中的負激活進行可靠性評判和解釋，因為不合理的實驗控制和數(shù)據(jù)預(yù)處理都會引入廣泛的偽造的負激活。總之，針刺fMRI研究需要建立全新的以保證客觀性為基本目標的全新研究框

6、架。
　　其次，全面細致的討論了全局信號標準化這樣一個預(yù)處理步驟對針刺fMRI結(jié)果的影響。全局信號標準化是數(shù)據(jù)預(yù)處理時經(jīng)常使用的一個步驟，用來去除無用信號。然而，一些認知和情緒任務(wù)已經(jīng)表明，如果全局信號標準化違背了正交假設(shè)的話，此預(yù)處理步驟會嚴重的改變統(tǒng)計結(jié)果。本文在針刺fMRI領(lǐng)域討論了這個問題?？偣舱心剂?0個被試，研究使用全局信號標準化對針刺誘發(fā)得氣BOLD響應(yīng)的影響以及對非痛表面刺激血氧依賴(BOLD)響應(yīng)的影響。我們基于

7、比例縮放模型比較了采用全局信號標準化(PSGS)與未采用全局信號標準化(NOPSGS)的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)全局信號標準化違背了正交假設(shè)，采用全局信號標準化與未采用全局信號標準化相比大多數(shù)被試的BOLD響應(yīng)有了顯著的變化。針刺fMRI領(lǐng)域大量的負激活是錯誤使用全局信號標準化所帶來的后果。針刺得氣誘發(fā)的中樞響應(yīng)是非特異性的軀體感覺相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的正激活，并且其統(tǒng)計力度會通過全局信號標準化增強。總之，針刺fMRI領(lǐng)域采用全局信號標準化是不合理的。是否采用全

8、局信號標準化預(yù)處理可能部分的解釋之前針刺fMRI研究中存在矛盾的結(jié)果和解釋的原因。
　　第三，初步表明了，針刺引起的得氣相關(guān)和銳痛相關(guān)BOLD響應(yīng)模式的部分分離。目前，fMRI已經(jīng)成為研究針刺中樞機理最重要的方式之一。在100多篇基于fMRI的針刺研究中，圍繞軀體感覺相關(guān)大腦網(wǎng)絡(luò)的正激活是最魯棒的BOLD響應(yīng)模式。但是由于針刺刺激時對被試主觀感覺控制不夠完善，因此這種魯棒的正激活反映的是得氣，銳痛還是混合（得氣加尖銳痛）的響應(yīng)模式

9、仍然不清楚。此外得氣相關(guān)BOLD響應(yīng)與銳痛相關(guān)BOLD響應(yīng)的關(guān)系也不清楚。在本章中，我們招募了50個被試，根據(jù)他們在針刺刺激時是否感受到了銳痛將他們分為得氣組和混合組。本章主要研究兩個問題:第一，得氣相關(guān)BOLD響應(yīng)是什么樣的？是正激活主導(dǎo)還是負激活主導(dǎo)？第二，得氣相關(guān)BOLD響應(yīng)與銳痛相關(guān)BOLD響應(yīng)的關(guān)系是怎樣的？我們的結(jié)果表明對于第一個問題，針刺刺激足三里時與得氣相關(guān)的BOLD響應(yīng)是正激活主導(dǎo)的模式;對于第二個問題，得氣感覺下BO

10、LD響應(yīng)與混合感覺下BOLD響應(yīng)在數(shù)量和性質(zhì)上都有顯著的差異。在空間分布上，銳痛的響應(yīng)與得氣的響應(yīng)可能是部分分離的。因此，我們認為，為了研究針刺的中樞機理，有尖銳痛的被試應(yīng)該排除，而使用只有得氣的被試。
　　最后，我們評價了針刺刺激即時中樞響應(yīng)模式的個體差異程度，以及基于中樞響應(yīng)模式定義的例外點對組分析結(jié)果的影響。我們對16個被試進行了針刺足三里和棋盤格視覺刺激。我們利用廣義線性模型得到的β值計算平均距離，并且通過它檢測異常值來研

11、究組的同質(zhì)性。通過計算平均距離，我們發(fā)現(xiàn)針刺刺激相對視覺刺激有更顯著的個體差異。從組分析的角度，我們發(fā)現(xiàn)在同質(zhì)組中正激活是更顯著的。得氣打分與針刺刺激的平均距離沒有直接的相關(guān)性。異常值的得氣打分落在正常的范圍內(nèi)并且與其他的沒有明顯的差異。我們認為未去掉異常值的傳統(tǒng)組分析結(jié)果對于檢測針刺的真正效應(yīng)沒有非常高的靈敏度。我們建議在以后的針刺研究中應(yīng)當要考慮個體差異。而且，對于了解針刺的效應(yīng)，組分析的結(jié)果與個體分析的結(jié)果是同等重要的。